Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Kategoria: Kamery IP / Alarmy / Automatyka Bram
Montersi
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Protractor - czujnik zbliżeniowy 180 stopni

ghost666 04 Wrz 2017 11:41 2652 0
  • Protractor - czujnik zbliżeniowy 180 stopni
    Wiele dostępnych na rynku sensorów mierzy odległość od przedmiotów, ale jest kiepskie w pomiarze kąta. Informacja o tym, jaki jest kąt pomiędzy np. naszym robotem a przedmiotami jakie się dookoła niego znajdują istotnie ułatwia mu interakcję z tymi przedmiotami w czasie rzeczywistym. Wyzwania takie jak omijanie przeszkód, wykrywanie innych robotów czy przechodzenie przez labirynty jest o wiele prostsze, jeśli zna się nie tylko odległość ale i kąt. Dzięki polu widzenia wynoszącemu aż 180° Protractor pozwala mierzyć odległość i kąt od niemalże wszystkiego, co znajduje się na trasie naszego pojazdu.

    Wykorzystując zaledwie kilka linii kodu, dzięki dostarczanej wraz z modułem sensora bibliotece, jesteśmy w stanie dokonać charakteryzacji otoczenia naszego robota i stworzyć złożone algorytmy.

    Protractor przydać się może także gdy np. konstruujemy robotyczne ramie. Dzięki zamontowaniu na nim sensorów kąta i odległości nie będzie się ono obijało o przedmioty dookoła a zlokalizowanie i uchwycenie przedmiotu będzie proste jak nigdy.

    Protractor - czujnik zbliżeniowy 180 stopni


    Moduł Protractor doskonale współpracuje z shieldem do Arduino Zumo, produkowanym przez Pololu. Pozwala on na łatwe stworzenie robota Mini Sumo jak i systemu pozwalającego na omijanie robotowi przeszkód.



    Protractor - czujnik zbliżeniowy 180 stopni
    Zasada działania

    Protractor jest aktywnym sensorem pracującym w podczerwieni. Mierzy on ilość światła odbitego od otaczających go przeszkód. Wykorzystując specjalny algorytm system wylicza z zebranych sygnałów nie tylko odległości, ale i kąty pod jakimi ulokowane są względem osi sensora przedmioty dookoła.

    Protractor podaje kąty i odległości na żądanie, gdy zostanie przez mikrokontroler odpytany. może być podłączony do niego poprzez interfejs I²C albo port szeregowy. Autorzy konstrukcji stworzyli do Arduino specjalną bibliotekę, która upraszcza wykorzystanie sensora.

    Dodatkowo, aby ułatwić testowanie systemu z tym sensorem, wyposażony jest w proste indykatory na diodach LED - patrząc na diody na układzie i ich jasność łatwo ocenić można co widzi sensor.

    Protractor - czujnik zbliżeniowy 180 stopni Protractor - czujnik zbliżeniowy 180 stopni


    Protractor nie jest sensorem odległości w ścisłym tego słowa znaczeniu - nie podaje on odległości w fizycznych jednostkach, a jedynie to jak bardzo jest on widoczny dla sensora. W przypadku obecności kilku przedmiotów informacje te z pewnością pozwalają na opracowanie optymalnej trasy.

    Postępy w projektowaniu

    Autor pracuje nad projektem już od około pięciu lat. Prezentowana na Kickstarterze konstrukcja to jej piata iteracja. Pokazywane powyżej moduły są produkowane w fabryce, na skale masową. Obecnie autor wprowadza jedynie minimalne poprawki do kodu programu, ale są one zoptymalizowane głównie pod testowanie sensora podczas produkcji. Obecnie opracowywane jest stanowisko do testowania modułów, tak aby wszystkie sprzedawane sensory były w 100% sprawne przed wysyłką.

    Sensor wraz z biblioteką testowany był na kilku płytkach w standardzie Arduino - Uno, Mega, Leonardo, Due oraz Teensy w 3.2 i 3.6.

    Ostatnie prace trwają nad przygotowaniem dokumentacji i instrukcji dla użytkowników. Jest ona obecnie w fazie beta testów.

    Protractor - czujnik zbliżeniowy 180 stopni
    Co w zestawie

    Każdy moduł Protractor składa się z płytki drukowanej wraz z elementami, zestawu pinów - prostych i zgiętych - oraz kondensatora. Piny oraz kondensator muszą być wlutowane w płytkę samodzielnie przez użytkownika. Elementy mechaniczne potrzebne do zamocowania układu jak i kable podłączeniowe nie są dołączane do zestawu.

    Parametry

    Protractor działa bardzo szybko i aktualizuje dane o kątach co około 15 milisekund, więc nasz robot ma szybki dostęp do tych informacji. Większość sensorów odległości ma ograniczone pole widzenia, natomiast Protractor nie - widzi on przeszkody w całym zakresie 180°.

    W pomieszczeniach, gdy nie jest narażony na bezpośrednie światło słoneczne, układ wykrywa ściany z odległości od 35 cm do 40 cm. Modelowy cel - kwadrat o boku 7,5 cm wykonany z białego PVC robot widzi typowo od 30 cm. Rurka 25 mm z tego samego materiału widoczna jest z odległości 20 cm.

    Bezpośrednie, ostre światło podczerwone w otoczeniu zaburzyć może pomiar, więc sugeruje się osłonięcie robota od słońca w czasie pracy. Światło słoneczne i inne źródła promieniowanie IR powodowac mogą zmniejszenie zasięgu i dokładności układu.

    Jak w przypadku wszystkich czujników odbiciowych, to jak dobrze sensor widzi daną przeszkodę wynika z tego jak mocno odbijają one światło. Z tego powodu jaśniejsze obiekty są lepiej wykrywane przez układ niż ciemne.

    Protractor - czujnik zbliżeniowy 180 stopni


    Dokładność pomiaru kąta wynosi nie mniej niż 10° w większości zakresu pomiarowego. Jedynie na jego skrajach delikatnie się swiększa.

    Zasilanie: od 6 do 14 V. Może być zasilany 5 V, jeśli zmodyfikujemy układ.
    Napięcie komunikacji - od 2,7 V do 5,5 V.
    Długość emitowanej fali: 820 nm do 880 nm.
    Częstotliwość odświeżania: typowo 15 ms, ale jest regulowana. Zwiększenie czasu skanu pozwala na zmniejszenie ilości pobieranej przez układ mocy. Przy 15 ms układ pobiera około 85 mA. Już przy 100 ms czasu skanowania zaledwie 20 mA.
    Maksymalny pobór prądu: 860 mA w impulsie, może być jednak zmniejszony do 200 mA, jeśli wlutujemy w PCB załączony kondensator.

    Wymiary

    Średnica: 89 mm.
    Wysokość: 6,2 mm, nie wliczając złącza.

    Protractor - czujnik zbliżeniowy 180 stopni


    Płyta drukowana wyposażona jest w pięć otworów pod śrubki 3 mm. Autorzy konstrukcji rekomendują wykorzystanie plastikowych śrubek i innych elementów montażowych.

    Połączenia

    Nazwa PINaOpis
    VinNapięcie zasilające
    GNDMasa
    TXDane wychodzące
    RXDane przychodzące
    DGNDMasa cyfrowa
    VCCZasilanie dla wyjścia cyfrowego
    SDADane I²C
    SCLZegar I²C


    Biblioteka z oprogramowaniem

    Uruchomienie Protractora pod Arduino jest bardzo proste. Biblioteka dla tego IDE znajduje się na githubie . Podstawowe funkcje obejmują czynności takie jak:

    * Zliczanie obiektów w polu widzenia.
    * Pomiar kąta pod jakim znajduje się każdy z obiektów.
    * Szacowanie widoczności każdego z obiektów.

    Biblioteka pozwala na ustawienie następujących parametrów:

    * Czas skanu
    * Zachowanie diod LED
    * Prędkość transmisji szeregowej
    * Adres I²C.

    Plany na przyszłość

    Autorzy konstrukcji planują w przyszłości dodać m.in. biblioteki pozwalające na wykorzystanie Protractora pod Raspberry Pi. Innym planem jest otwarcie i udostępnienie bibliotek sprzętowych do układy jak i planów obudowy i elementów mechanicznych systemu.

    Źródło: https://www.kickstarter.com/projects/williammoore/protractor-a-proximity-sensor-that-measures-angles


    Fajne!
 
Promocja -20%
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
tme